如何使用 Modbus 进行样机开发（获取完整代码）

您是在进行样机开发，还是在寻找一种经济型方式，保障应用中的温湿度测量质量？您是否了解关于 Python 等编程语言的一些基本知识？

如果您了解，那么我想要向您展示如何仅通过一个 维萨拉HMP110 探头、一条 USB 服务电缆 (219690) 和一台安装了 Python 3 的计算机来轻松地长时间记录数据。我将带您了解该代码的各个方面，但如果您对解释内容不感兴趣，您可以直接跳到本文的末尾，获取完整的代码。另外需要说明的是，这只是一个用于演示 Modbus 通信的示例脚本。

库：

在介绍代码之前，让我们首先了解一下我们将用到的库，其中最重要的是 pymodbus。我们使用该库来通过 Modbus RTU 与探头建立通信，具体操作是从 pymodbus.client.sync 导入 ModbusSerialClient。我们使用struct库将字位处理为不同的变量类型，使用time库更改轮询率，使用datetime库获得读取数据的时间和日期，此外，我们导入 argparse库，将参数从命令行传递至代码。

参数：

为了有助提高代码的灵活性，我添加了一些参数。使用上述参数可让我们无需更改代码，便能从命令行轻松更改变量值。我认为可能会有所帮助的参数有通信端口、数据存储文件的名称、探头的地址、轮询频率和数据记录长度。

Modbus 连接：

我们首先需要初始化新的串行 Modbus 客户端，此客户端应已根据探头进行正确设置。本示例中的参数集必须包括通信方式、通信端口、响应超时、波特率、停止位和奇偶校验。 Modbus RTU 的通信方式为“rtu"，端口取决于您的计算机，因此我将在以下部分说明如何识别正确的端口。由于其他参数由探头的设置决定，因此您需要参考探头的数据表，获取恰当的值。一般情况下，针对维萨拉探头，波特率应为 19200，停止位为 2，无奇偶校验。

读取保持寄存器：

现在我们来创建一个函数以读取探头的保持寄存器。我们要调用上一节中创建的 Modbus 客户端实例的 read_holding_registers() 方法来读取寄存器。我们需要保持寄存器的起始地址、寄存器的数量和探头的从属地址。我们会从寄存器收到低字节序格式的 16 位字数据，之后，我们必须将其转换为 32 位浮点值。

将寄存器的值转换为 32 位的值：

寄存器的值以 16 位整数的形式存储，我们需要将其转换为 32 位浮点格式。为此，我创建了一个函数，它可以获取寄存器的值和寄存器索引，并返回索引数据的 32 位浮点值。我们采用模块结构来执行此转换。

记录数据：

鉴于我们已经可以读取保持寄存器并将寄存器的值转换为 32 位浮点值，我们需要创建一个可将这些值存储在 .csv 文件中的函数。为此，我创建了一个名为 data_logger() 的函数。它可以调用函数 holding_registers_data()，并以日期时间、相对湿度、温度、露点的格式将获取的数据附加到文件中。

确定探头的通信端口：

首先，确保您的探头能正确连接到计算机。

Windows：

在 Windows 操作系统中，您可以在“设备管理器"下找到设备的 COM 端口。要打开“设备管理器"窗口，请打开屏幕左下方的“开始"菜单，然后输入“设备管理器"。它会显示为“最佳匹配"下的第一个结果，单击该图标或按下键盘上的 Enter 键便可打开该窗口。单击“端口（COM 和 LPT）"旁边的箭头以展开端口。您会看到被列为“Vaisala USB Device"的一个设备，它的旁边列出了 COM 端口名称，在我们的示例中应为 COM6。

Linux ：

在 Linux 中，您可以通过在终端键入命令“dmesg | grep tty"来确定通信端口。在所有返回的语句中，会有一个类似于“'cp210x converter now attached to ttyUSBn "的语句，其中 ttyUSBn 便是端口。

运行代码：

要运行脚本，您必须安装所有的库。如果需要，可以使用 pip 命令

以获得有关参数的操作。命令提示符中应显示此过程。下方是输出内容的屏幕截图。

通信端口是必需参数，其他参数均具备默认值，您可以根据自己的偏好进行更改。通信端口参数不需要标识符，可以放在文件名称之后的任意位置。但其他可选参数需要标识符。

以下是以长格式和短格式显示的典型命令示例：